（图片来源：Green Chem.）
具有电子和结构特性的砜、磺酰胺和磺酰氟广泛存在于各种天然产物、农用化学品和药物中，如抗癌与抗炎药比卡鲁胺和阿普斯特、杀虫剂氟虫双酰胺等（Scheme 1A）。亚磺酸盐是合成含有磺酰基衍生物的通用中间体，在过去的几十年中，亚磺酸盐的合成备受关注，并已取得一定的进展。其中，Smiles重排反应是合成亚磺酸盐的有效方法。早在1970年代，Speckamp等课题组开发了涉及自由基化学的Smiles重排反应，近几十年来，自由基Smiles重排反应已取得一定的成果。通过该策略，可合成N-杂环和（杂）芳基化合物以及实现烯烃和炔烃的双官能团化反应。值得注意的是，Nevado课题组报道了通过过渡金属催化的自由基Smiles重排反应合成了N-杂环化合物，Stephenson课题组利用可见光介导的自由基Smiles重排合成了一系列结构复杂的（杂）芳基化合物（Scheme 1B-1）。Stephenson和朱晨课题组通过光氧化还原催化自由基Smiles重排分别实现了非活化烯烃的双官能化反应，随后进行磺酰基的脱除（Scheme 1B-2）。值得注意的是，对于磺酰基的保留，是一种更原子经济性的策略，但很少有文献报道。在此，南开大学汪清民、刘玉秀、宋红健团队报道了一种使用Langlois’试剂 （CF3SO2Na）或芳基亚磺酸钠作为非活化烯烃双官能团化反应的自由基前体，通过可见光介导的自由基Smiles重排反应，可合成一系列脂肪族亚磺酸盐（Scheme 1C）。
（图片来源：Green Chem.）
首先，作者以1a作为模型底物，与CF3SO2Na（2a）反应，进行了相关反应条件的筛选（Table 1）。当以[Ir(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)]PF6作为光催化剂，Na2CO3作碱，在EA/H2O（10:1）的混合溶剂中于30 W的蓝色LEDs辐射下室温反应24 h后，再与BnBr反应，即可以75%的收率获得产物3a。
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在获得上述最佳反应条件后，作者首先对丁烯基杂芳基砜1的底物范围进行了扩展（Scheme 2）。首先，当底物1中的杂芳基为具有不同电性取代的苯并噻唑时，均可与CF3SO2Na顺利反应，获得相应的产物3a-3g，收率为51-78%。其次，当底物1中的杂芳基为苯并噁唑、嘧啶、噻唑时，可获得相应的产物3h-3l，收率为60-75%。然而，当迁移基团为含有缺电子4-F或富电子4-OMe取代的苯环时，未能获得所需的产物（如3o和3p）。此外，HCF2SO2Na（2b）也是合适的自由基前体，获得相应的产物3m-3n，收率为57-70%。
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紧接着，作者发现，当以芳基亚磺酸钠4作为自由基前体，需在优化的条件下（将溶剂改为CH3CN/H2O = 5:1，额外的水可促进4a的溶解以生成芳基磺酰基自由基），才能确保反应顺利进行。同时，作者对有机亚磺酸钠4的底物范围进行了扩展（Scheme 3）。首先，当底物4中的R为一系列具有不同电性的芳基取代时，均可顺利反应，获得相应的产物5a-5h，收率为27-71%。其次，当底物2中的R为萘基、苯并呋喃基、乙基等时，可获得相应的产物5i-5l，收率为43-65%。此外，当底物1中的杂芳基为含有取代基的苯并噻唑、苯并噁唑、嘧啶或噻唑时，也均与体系兼容，获得相应的产物5m-5p，收率为38-59%。值得注意的是，1a和4a的克级规模实验，可获得71%收率的产物5a，收率略有下降。
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为了进一步证明反应的实用性，作者以1a作为底物，进行了多种一锅法转化反应（Scheme 4）。首先，各种亲电试剂均可与1a、2a/4a顺利反应，获得相应的烷基砜衍生物6a-6f，收率为60-75%。其次，通过该策略很容易引入相应的杂原子，如6g-6h。
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为了进一步了解反应迁移的过程，作者选择了具有不同长度烷基链和三取代乙烯基单元的砜底物，对反应进行了研究（Scheme 5）。当n为1或2时，无论R1是甲基还是氢，均可顺利反应，获得相应的产物6j-6n，收率为49-74%。上述结果表明，对于自由基Smiles重排，五元和六元环过渡态是可以接受的。然而，当n为0、3或4时，反应未能进行（如6o-6q），从而表明四元、七元和八元环过渡态是不合适的。
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为了进一步了解反应的机理，作者进行了相关的实验研究（Scheme 6）。首先，在1a与2a的标准反应体系中加入由基抑制剂TEMPO或BHT时，反应受到抑制，同时通过HRMS检测到自由基加合物3ab和3ac的生成，从而表明衍生自CF3SO2Na的三氟甲基自由基可迅速与非活化烯烃反应，生成新的烷基自由基中间体（Scheme 6A）。其次，在1a与4a的标准反应体系中加入三当量的BHT时，5a的形成也受到抑制（Scheme 6B）。上述结果表明，反应涉及自由基途径进行。此外，当使用1e、1o与4a进行混合反应时，可获得产物3e（47%）和6b（56%），从而表明反应涉及分子内的自由基Smiles重排过程（Scheme 6C）。
（图片来源：Green Chem.）
基于上述的研究以及相关文献的查阅，作者提出了一种合理的催化循环过程（Scheme 7）。首先，[Ir(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)]PF6在可见光辐射下，可生成长寿命的光激发*IrIII配合物。*IrIII配合物是一种强氧化剂，可与CF3SO2Na或ArSO2Na 经单电子转移，生成三氟甲基或磺酰基自由基和IrII。随后，该自由基可与烯烃1反应生成新的烷基自由基中间体（I），杂芳基立即捕获中间体I，再经分子内迁移，从而生成中间体III。最后，中间体III可与还原性的光催化剂IrII发生单电子转移反应生成目标产物IV，并再生*IrIII配合物，从而完成催化循环。
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总结：南开大学汪清民、刘玉秀、宋红健团队开发了一种温和、高效且原子经济性的可见光诱导自由基Smiles重排反应（无需释放SO2），从而合成了一系列烷基磺酸盐衍生物，可进一步而转化为具有价值的有机硫化合物。同时，该策略具有良好的官能团兼容性，并可用于一些具有杂芳基烷基砜骨架新药的开发。
参考资料：https://mp.weixin.qq.com/s/66EgRbXX1phMnxK1gW46LQ
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